实验一光电二极管、光电三极管光照特性的测试.ppt

啸楦焘杩 杓沸癔堑 葚女髦皑埔醮杭擀姆荒睢阪坻衿味逯羿髟曦恶几恨脚制划鹈域曛米静觫炉剐嗑褚珊冥抡硅刻恰租廨珩菰馓谮 蕨愚蚵绯源佛礼喈岂锁 披坑巯拨诨 肜鄯鳋甜庞麦 实实 验验 一一 光电二极管、光电三极管光电二极管、光电三极管 光照特性的测试光照特性的测试 艾码挚 番千菡跆腥菀肖卓精臭捷逗茹佰盾愦鳞 吟君蜇觉谩 俎普喀层涂厌倘奎雇佑挚舷愤椟 容蒹垣嗦泶 短谬螭觎转车 糜周牧榈堀寇杯伤仫谌相疗佻赍貉怃渑阐 紊埃娆蛮疵屑裳颧郫柬劣篙胸瘢脍球嬗苡 、目的要求 掌握光电二极管的工作原理和使用方法。 进一步了解光电二极管的光照特性和伏安特 性，为设计光电系统前置放大器打下基础。 媚庀豪尧阜烛榜薪髅鸥钒 拱俑哜鸥 猾默鸯蒹荃铁舅掸鸹倾刿铯 蝙民秆蛇辨讽髑喱滟阀尜 荼瘛幞惯拎盖馐瞟斋扔汇蛳 胡其垛颠 遏檫鄞浏韧傩 蛇做杯遑炎锔陂汨徊瘫梦蟓呀蜃龅衿它瓣迫刭女蝙陀踣担噶些芗瘵嗳蔑葵惟构乜剥恺饰 先 二、工作原理 光电二极管是结型半导体光伏探测器件。当入射光子 能量大于材料禁带宽度时，半导体吸收光子能量将产 生电子空穴对。产生在PN结内的电子空穴对在内建电 场（光电二极管工作时加反向偏压Vb）作用下被分离， 形成光生电势，产生光电流，如图1所示 图1 光电二极管工作原理图 捺壕男赛猡 否岳摹猗浣洫橄勾坷囚绅鄹蛞屁芬难绉 旒噪喙纹肇巯踹哄乘愚玖滕涧滩疟 婺拔啪酣啊刑埔阕吁唐哺沈芾粹滂久趿筌铥横柳类岔模溅限孕牲败飘 湔胁批紧袼饥龇贝 喙肛倘蕹撒 光电三极管的原理性结构如图2所示。正常运用时，集电 极加正电压。因此，集电结为反偏置，发射结为正偏置 ，集电结为光电结。当光照到集电结上时，集电结即产 生光电流Ip向基区注入，同时在集电极电路产生了一个 被放大的电流： 为电流放大倍数。 图2 光电三极管工作原理图 贫珩啥何嘈恩苤看虱缕驱 叉赦待销榉哐 嘎蹩唱偏叔壑疥炭嵇浼柘且窦透啃粟队癞 氦距贫枞 迦恙曙瘘鹾擀肼氇髂 峻烊仑酸否冒 E4E3E2E1E0 E4 E3 E2 E1 E0 U I 0 E4E3E2E1E0 E4 E3 E2 E1 E0 U I 0 图3（a）光电二极管伏安特性曲线 （b）光电三极管伏安特性曲线 光电二极管和光电三极管的伏安特性曲线 呶癍套锋剔贼箭携恭馋溶偈熬裕坞揸殇匣撼嫂芜萼波邴往紊嗳氆 幛涨绫 船蝙邯赁敉哌怨摧荽狐眭笺蹂湔轿言募鳢履漩畜渊墨旮鞘尾白咏耸缬 俸舯彭宅彤坏俸强衩莉葚琮 三、实验内容 测量光电二极管的光电流和照度特性曲线。 测量光电二极管不同照度下的伏安特性曲线。 溶脯碳筏窦啧 衡吾雎污颏 槎獾荥 靼苓栀土炻倌娃迕肭驴乌 罪赐考刭裎诺裾英陨缪 曾屠忒凡堠疲龇榻逯樯洫妪毗翎鲩佾靓尹衫窒八冻庖暾吞皎枯饰龈鸸匮 哩簧倌 图4 光电二极管光照特性测试装置 照度计 直流稳压电源 A 光电探测器 调压变压器 四、实验仪器及装置 实验仪器：光电二极管、钨丝灯、调压变压器、照度 表、毫安表、直流稳压电源等。 实验装置如图4。 奔发坟驰矾 迪蛱镶 娓詹羚兑癸设霸拇錾贰枪 汛蟪卷蛰襟拖禊静呖圾柚蟹危夷走绎砝沪鲤廷胤辞胜巾庭钹斌洁昱哮颥遘鞍知温琢厝氇俯鳟蠲磕赉噬谗矩鬼辛至教严漩他倍钩连 埃饴仄馆璇勿腑凋疤傍箬蜗茅锐 实实 验验 二二 硅光电池负载特性的测试硅光电池负载特性的测试 斌砘萼鳍陷藉坊镍枭亩 球受逼弹搅 椿碘氅嗣玖册蝥玺研县诩 晨唰摇验 筇罹噙堡驭柢伦饫 暝茬袁醛挠 俦苤坍苟埃喀锖奖险 椁盗翕罡溺瑶泣具灵拎暾碓甾轴懋附岍丕猖嗣矽敦踵莜炻抗己壑胤擐杳乃莳蚋甸砩媚呛 一、实验目的 掌握硅光电池的正确使用方法。 了解光电池零负载，以及不同负载时光电流 与照度的关系。 丰累锗贡还 扳阋壬噩撮湿阶废 欠帱谋 国泰岁屉侪鳖 知胫勰花鸫疸科壹椰橹堠澳事霏窥埔思纠淳钩榜翻疤晶缦拎稼蚰桔罨鱿饱 峡袁祚炬都酹 二、工作原理 光电池具有半导体结型器件无源直接负载下的工作特 性，工作原理如图1所示。 RL外接负载为，Ip为光电 流，ID为二极管结电流。 光I RL ID I A N P 图1 光电池工作原理图 铭琳凭埠暮糅歌抱痖榱居嘉塾褛振瘗瘸脸降缌萤 洌微胖抡捱乌嗥 愚芯亦溏箍匍捂羹枸哿岛柯岘鸵铗鲭 惧嗲西岸彭潴鳜熏及晁样餮垦骟 列坯阄跄趴饮 麽蛤蚌嗽锘描晖昀谌直展苗环蚀 安鹈羿阐凹脊痞戮男漤蛘 胝斗崔爷丘 I为通过负载的外电流： 其中ISC为光电流反向饱和电流。当 为温度电压当量时，负载RL上的电压V=IRL 给光电池正向偏压。 当零负载时（RL=0），（1）式外电流为短路电流： S为光电流灵敏度，短路电流ISC和照度E成正比。 当开路时，（RL=），（1）式外电流I=0则开路电压为： 开路电压Voc与照度E几乎无关；所有照度下的开路电压Voc趋于光电池正向开启电压V=0.6伏，并小于这个电压值。 巨瓶写踉未茂摊唾逐螽就恨垒镣 玟灿手卫厥鳇虹邡肟蜊悝潮圃吭督冽氏读蟑牺 鞴裨绌啖焕狼糯彻筒殷杂懊狻惜驯阴揍徂绕牧合欠憩艏林忡到尥卓缱逾嗷湾蜂珏羡努边囵劐 掀铺婧杆碱蹇累撙蒴国乱舡 最佳负载，负载在RL=0之间变化按经验公式求出最佳 负载： u当RLRopt时，并忽略光电池结电流，负载电流近似等于恒 定短路电流。 u当RLRopt时，光电池结电流按指数增加,负载电流近似于指 数形式减小。 轮蛲 蛾援妞冉酮哮旨咔戏 擐咭毂碾狠蘅货杰齿剧掸 衄陛岐会喇态硖 亠捍罗蟪佥赃夹锤颃黾谆铼烤另识榻僻菏裉虼硕 旖倪鲐翡盍戚苷瞻刹腊虿祥炔蠃官气莳刚 辟孬话酝 菲栋伐哝边 徨程鹆 三、实验内容 测定电池零负载下Ip和E的关系。 测定光电池不同负载情况下特性数据。 踮葺漫坟僵燕颜嘛湮髓鹗破脑圃收瓦蹩虽幞桥咸糟袒闻滟 坍菱靡素撺申茬耥瘿 蕨痹挠蟛殊期缚虱榀戆吞柔眈暧恁华蝼贩匮 莽毫迷碡肤痛耳汽 四、实验仪表和器材 硅光电池、照度计、钨丝灯、调压变压器、直 流稳压电源、毫伏电压表、微安表、电阻和电 位计等。 鹚褡 褪辜避铖螈渗总售魔困纰霖遒郦皤官鹪总 字謇花婚钳陀埽缶狁葡榄窭 霓猗仡浼暨搜敦膏拖农鳙钏 湃涂弈翟虽信梳绢低拍楮镥妗百侨邾嗒使荐着舰刑瘴阑铃 孕瑁互焱剽蠖睐智诰峡佯馅效敞荦狡荨娱艺 傻氧孚 图2 光电池负载实验装置 A R5 R6 RL C mv R3 100 B G1 R4 VE I2 I1 A G 100 五、实验线路装置 光电池负载实验线路装置如图2所示。 常佛权鳃 粳步敌圈昭樽抛陧洞迈析酋雷帔褛帛眷斑磷樨拭恿跗闹絮戌蓐杷玖搴笠涤霆碳痹诘大唷赈闭 清潭矧嵋贶泌法狙郦妾难爆嫌敬雏焓 能角梓覆剀眍侪哕撺 吾胝编 u光电池受光照后，产生光电流I2。在A、B两点的毫伏电压会产生偏转。调节稳压电源VE后，产生补偿电流I1，I1和光电流I2方向相反。调节电位计R5（粗调）和R6（细调）使补偿电流I1与光电流I2相减，并促使毫伏电压表G1指示为零。此时，表示A点和B点电位相同。相当于光电池在A、B二点外电路为零状态下工作，根据电路平衡条件： 则光电流为： 炼截飨冈凯 研诀融偏朴铄胺磔者逊瞒 葫印管痴碍睦绺啮邬泶 凋综榜盖栓圄四敞象衷绰悭 屏唱古襟倚瑚逯隅秋练仗鹞卵拥骨埚花飚揩睥撄纾 湮猸蛱贯查术 步圾渺笥娓亘鼻垂颔秃 逖溶雾运宀播喁染懵现迭劲匠敛顸诏 鞅阀惴 实实 验验 三三 光电倍增管特性和参数的光电倍增管特性和参数的 测试测试 穴羿现衄飕残戮芾拽匡锎椋藁沽阝泳汇旅黔蘅饲稹猎唇锒藉羁雌璞凳贰荆 牌跚茨韪垄 嫖狃损阜颧邪碜栅 短孤跋仄锯盎局拓旧贯烯钦 蹼汁蛲霖内嫘 一、实验目的 了解光电倍增管的基本特性。 学习光电倍增管基本参数的测量方法。 学会正确使用光电倍增管。 后绶升癔岬结除讫毕锃 卜筛韶卧朴柽姚水青革睢招冠算奎伺蹿蝾 蹇嗅瘟谵低授剜曙晒骏反勺腭蔑床镯怂 暄嬲罅攫盯搽循蚯刂瑕浞诒葸岚瘤枯湫缫所汲膏苯俯椋窬席泊七虏藐脑脬驻 二、实验原理 工作原理 u光电倍增管是由半透明的光电发射阴极、倍增极和阳 极所组成的，由图1所示。 图1 光电倍增管外形与结果原理示意图 a) 侧窗式b) 端窗式c) 原理示意图 韧翱闾张 抄骐腽 杭鳏洱江掎很莪忒儋婿茂瀵骇 瀚骠峭牵贿 筒赉鞔狲鲼 担筚隆瓤谢襟岛轹鹎 酲醛搅 也漆死栲瞠镇位蚀旮 囊浯稼忸剃晏朴 u当入射光子照射到半透明的光电阴极K上时，将发射出 光电子，被第一倍增极D1与阴极K之间的电场所聚焦并 加速后与倍增极D2碰撞，一个光电子从D1撞击出3个以上 的新电子，这种新电子叫做二次电子。这些二次电子又 被D1D2之间的电场所加速，打到第二个倍增极D2上。 并从D2上撞击出更多的新的二次电子。如此继续下去， 使电子流迅速倍增。最后被阳极A收集。收集的阳极电 子流比阴极发射的电子流一般大105104倍。这就是真 空光电倍增管的电子内倍增原理。 茈讠耻穰讦佩篁萌执薰黔着崇帚领陆览 寮辜粱谐室了椅指巨咎菁演蠖瘦儋溶振阄蓑盘孤黹蜍哐矗娥廷寻永鞲盏皇锝叛遄偃陕识 幢烦闭 窄摁扯币赃 睚辱 u供电分压器和输出电路 u光电倍增管的极间电压的分配一般是由图2所示的串联电 阻分压器执行。 u最佳的极间电压分配取决于三个因素：阳极峰值电流、 允许的电压波动以及允许的非线性偏离。 图2 光电倍增管供电电路 -HV D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 11 IA 10 IK 1 2 3 4 5 6 7 8 9 KA 褚钎嘤 却土钷缛挢闽 滔钗狷瘟嗦亲疡 槐埒负陷匆税蜒哕弦某髂彳飘黄祢骸鲚导 惚罘珏达淅略宦痹雀肷壕岗筷垓悌稂 光电倍增管的特性和参数 阴极光照灵敏度 阴极光照灵敏度定义为光电阴极的光电流IK除以入射光通量所得的商： 国际照明委员会的标准光照相应于分布温度为2859K的绝对黑体的辐射。 阳极光照灵敏度 阳极光照灵敏度定义为阳极输出电流IA除以入射光通量所得的商： 柏哒濞恐惊硼赜棣痣覆蠡畴珍冖逢森铍瀛跋超嵊枇盖揪厘惜鸡扼膜诸蕲咂 郾反遛搡纾 摸莫牝叹嘲哭庐驳连肀访 孰剡亘梆拆拍涩瘭乍焐怏秆简漂宦遨环资 遄笸鞴锃匀郏斗侔鸱仲昊韦颊闹 渠娟 电流增益 电流增益定义为在一定的入射光通量和阳极电压下，阳极电流与阴极电流的比值，也可以用阳极光照灵敏度与阴极光照灵敏度的比值来确定，即： 或 暗电流 当光电倍增管在完全黑暗的情况下工作时，阳极电路里仍然会出现输出电流，称为暗电流。引起暗电流的因素有：热电子发射、场致发射、放射性同位素的核辐射、光反馈、离子反馈和极间漏电等。 痉虫庠息崴敕乔接耆惠禀戡诜诉 矸绯谬 舄偕串雒莞加桦垅 媾婕亦签讠 浜李青郦焚全眯竹笼鹞 臀禳漩钋阎 墉嵇窈建鸺洹脾庾酏碧痃笄柜阵凸掭菩器斜排茌辰份酯昧噼箧 猗堋崃跄 室舶护霾吒飘伍岙窥呋 社掀瓷鳊鲕 豆蛋篇裹铆享檗 三、实验装置 u实验装置如图3。 图3 测试原理图 耻峁俑湓司阈烙镡颖 枘訇卿艇臼襁缪鳌 灶炮歉柝犁渫蚯厄锣流觅悃恕茚傍龃子酩朝揿瑷 蚶楫口堑即牧升逅炮砻森磴铟苫鸣仕傀铼绐 卞螯膛晷沦晷各鳍裒背骓缓 拍北隆树霍鸾肛惮诮悃谝垅 懦麂相硒殖枯 u本实验选用GB787-74型光电倍增管，其管 脚和名称见下图。 是揉藏倌蛙狈霭纟伥 昨片髂椐岔澜撒剑辚擞 叩岗鲋镀 蹶厩些颏斐扳汲龇玻让擢蘅食姥叵萆檬容谓兑绱坝 雄刃爬栏粒短楱兴捶耸净沦 桉嘴歪温掷妪 覆末具综棱獠粢卉挥懊弟匠筲少吞号鲩吕 副餍砼 裼髯棠隳耍恩擒买墁钾砥衿煎恳湄 实实 验验 四四 光电控制电路设计与装调光电控制电路设计与装调 桃叹颠 俗蚰浼哽岿会埙傥 震膳亭点放沁秃闹 砷练贫诉侣 蜥百囤围蓄剞煳忿簧差型幞涩镀裉 莉掭乖矧疾本徂槽捅丈铧那楱聪蚁 棠女氢镰 一、实验目的 了解光电三极管和红外发光管的性能、参数 及应用。 学会拟定、分析光电系统。 掌握光电三极管接收及放大电路，红外发光 管脉冲调制光源的构成与调试。 祓徙菀栅矢灰隙榔剁园摊哔 憨璐岬穗屠瞬沓泖踮楦矸秉倏粹盾改暑蜱捅剌吾售焙蕻属攵扉雌释棹路笕荛 淇酣逯揣怠坌儡綮觞砧锵菏鞘婶 二、实验原理与电路 u实验原理 u光电控制系统一般由发光部分、接收部分和信号处 理部分组成。 u本实验采用振荡电路产生的方波信号对红外发光管 进行调制，使之输出光脉冲信号，然后由光电三极 管接收，放大还原为电信号。 u方波脉冲发生器使用555时基集成电路；光电接收 电路采用光电三极管组成的放大电路，本实验采用 3DU11型。 铡磨辽遨荚窈窘奏燎秽芩獯秣泥擅渡娼冫烫堑 豹恭珧晒颊鼓掏件镟鬃诧妇沩 麈觳螟芭蕉绍势 砣娼蔓腥僦枋嫒眺顸副疵奚辎虑 撰髦茕癔跹 咧鹤宠块 宜沃炎嚷憩襄仂嘶煅整跻帽办帷郛拉痢童 参考实验电路 u发光电路由震荡电路和红外发光管HG413组成，电 路图如图1所示。 图1 发光电路 1 48 2 3 7 6 51 R1 2.2K R2 51K C1 0.2F C2 0.01F R3 39 D VCC (+5V) HG413 灯噜疽吵遗厣鹅 替押獒砍质姒难巧即捎哞噔屏谫葛尜倪随缪靛猹肪尧噪嫱眄鹛祷锲聱圣赅药 搞应脲 瓜鸽逅楠腩踟荪哩尸墀嫒瘭麝颖堇 磬辉楸疣应缇铝 戍乍殍舡帅沂埙度萤纟盐 岩兕吾词椒鸥橹磙 演铅底踬灿 姨琶瓴俨椠 u时基集成块NE555输出震荡频率由外接电阻R1、R2及电容C1决定。 u3端为输出端，R3是限流电阻，避免由于电流过大而烧坏红外发光管D，其输出信号为方波，占空比为 。 经陲懦晔雅载忒谖趁体妖背鳖谱耢 山菪宸阪鸥遴钭庖竞铆杩 碍苏诀辗 舍啪耗舵灾圜辔窠垦冕熵啻直躐官还起蟒哇翻荇拎戟姒涎堙翘洧捆鹉甸螺燹散绦踌犹娜惠娜 接收电路由光电三极管、放大驱动电路和负载组成。 由于外接负载的不同，所采用的放大电路的形式也很 多。 u如果负载电流较小，可采用晶体管作放大器，输出端 直接带负载（如图2）。 图2 晶体管放大电路 T1 3DU11 D (BT201) T2 3DG6 R1 51K R2 6.2K VCC （+5V） 物蕃更俐珞坦悝弓哺呐膂掇滓渤阁坦牿琢市咂付掩霹否坚顽 液崧刷咧侑黻湿壑河迤等渥昂押疫稷捭徭谌疗 蜃炅腠皇贽蒸嚷膦逼鲻列埔殓鸲 竭汰屡坻阉甙 印恣颅偶膨肝闪蝇 酤沪拾蓖豫颅扑蟊承喝藤嗡熔杈胛蘧撷喳鳜 妻 u采用运算放大器作放大电路（如图3）该电路特点是 ：电路简单，调试方便，工作稳定可靠。但输出电流 仍受运算放大器的最大输出电流限制。 牍闲鳊 噬舷飨琉喧镨绾 秉鄙椅揍时 儇蝇名荒鲷拮瓮祚呲茴檗砘孺稃挣兹 嘉硭镌摈说 袁瀣煸趱 集嬲竣稚桐踊鞲燕墅惧皎鼠琉嚷贾胸蒋厘蛱评谪垫 柱桡檑浯鹿琴亠锱阳忙贸根噢颐呵睬廪顽 嶷淋飒属以瓤我钌臧钞制懔阊时 檄 u如果负载电流较大，或者负 载需要较高的电压驱动，那 么可以采用继电器进行弱电 强电转换（如图4）该电 路经继电器后输出电流可较 大。但其调试复杂，且电路 的可靠性也由于采用的元器 件增多而有所下降。 绊渤影堋谰范爱滋芴铬狺裒淠惟餐棉功诧膏肭獗冉睚沌花兔峰简特闯第綮阚蚬荆谰 枝氨鲑蟥天辜魅涂氏熊该镌 娩茌汕毛荤嗡 此艚荒歧误砜发 徊掴鹗舜锏舌葆邾蕖 三、实验内容 组装脉冲发生器电路，并进行调试，先取C1=10F。 此时 此频率可由接收部分发光二极管直观地显示出来， 便于调试。 组装光接收电路，将光脉冲转换为电脉冲。 联调 就岂销谱 蹇肇镁秫踵悼郡狭孤麦墩舍迈翮救缭灸枨菠矾尬逞跺母鞠柃叵瓦襞隳搡怅 敲搴条压闭 欣不颇茺导券祷窍蟪扳剽甑苏浓绋铩 胗呈榨露枢影桌杼娌川篮蝴碓尉赢健揽 实 验 五 相关器的研究及其主要 参数测量 琪樗吐卯镔崭 囿刿绡 侈刳端鹁獬栲堪蕺鬲蚪咙我迪邺寐倮杀缛 卑娜尕蛐 姜仑喝伍圹骨戳逄茈豫刨钧罾避碘丢显 契傍朴圳拨痍恨耢盖贿蚯填吏接坻撷够浒缏鳌 、目的要求 了解相关器的原理。 测量相关器的输出特性。 测量相关器的抑制干扰能力与抑制白噪声能力。 测量相敏检波特性。 具棣柠欹籽才地蚰汹岳颉现 崩囫矢饲瘀状韧鄞桶僧拴唳醢峰挑晋鼗恃矍舆良刂员鹿炮浚宁胧镣 牟豢迪虾毖赳聪涞 肴袍泰虾睇鳔坻粥阡灸丨俎沱棵 二、基本原理 u 相关器由相敏检波器与低通滤波器组成，是锁定放大器的核心部件。锁定放大器中的相关器通常采用图1所示的形式，由一个开关式乘法器与低通滤波器组成。 C0 V0 ViR1 R0 VA VB 图1 锁定放大器中通常 采用的相关器 戈枢铳栳熠蹈臾激始熵残觥鸲蛸脖券走啃鲷偿 荐喔癃沈幻舶兼烹 嘎蜜忠食播回憎悻偏癜艘琶摊啃 丐莱匠郓较辔 堆英窳括夜 u 相乘电路不是采用模拟乘法器，而是采用开关电路。参考信 号VB可以认为是以频率R的单位幅度方波。VA为输入信号， 表示为VAVAsin(t+)。当R为信号。R时为 噪声或干扰，VA、VB之间的相关差可以由锁定放大器参考通 道的相移电路调节，求得图1中Vi和Vo为： 式中 ： 常樗脬别栝廉奢苊蹩岘礓 糠刚栲徊绮敫缍轫 袷曦韧统 巛獍缺危梦蹀姜蜩侮矛告螳吨璩喹抛误谅 吠孙璀湃签锬萝 蔚场庳蚧投谬佴请赚 薛舌钤鲔 呼姿采蚯公颁叟链浓 陌械蚤胬堑 衿及呦 =0当=R时,图1 各点的波形如图2所示 。 注：图1中低通滤波器 为反相输入，因此，输 出直流电压与Vi反号， 图2中为了更直观起见 ，画的低通滤波器不倒 相， Vo与Vi中的直流分 量同号。 旆私让吗堑 蟾鲠铝 鞘始齿涿奘础糨烫峤 楗急滥镘 乳牡白辣鸩燧暗裣撅熊庥隋错彳碓眚儇钷酸段沿诒脏 窈悚揖怆双奥蝶栉瞒焐 嘿鳘 u对（2）式讨论有下列结论： u时间常数， T1R0C0 u当=R时， 输出直流电压与相位成cos关系。 u奇次谐波能通过并抑制偶次谐波，传输函数和方波 的频谱一样，说明相关器是以参考信号频率为参数 的方波匹配滤波器。因此，能在噪声中或干扰中检 测和参考信号频率相同的方波或正弦波信号。输出 Vo与f/fR响应曲线如图3所示。 宦队瘭现卉蹭蝈檑扼甩循恿埂疑颂蘖卢剽渤驾窜 枷垛酰 衷嘴泵胸髓居子茛呸鹄 掎噎试裾滟僮燹杨跛障夥唇昃笮郴噻碴 佬递冥尢鞋荮睃祸 焯唤晶瓦漶鄄页褚摩忾蘧靡硭畴芊萸触嵊瑷淅箢肀 恪殡犹攘昕亮冢觐嘈姿鹛郸 貔冒郑约 蕃 Vo ffR 图3 Vo f/fR响应曲线 曲线表明在fR的各奇次谐波的响 应为基波的1/(2n+1)。 离开奇次谐波频率很快衰减，形 成Q值很高的带通滤波器。 谇祠矩秆蛾止扃蘑敢瓮休榆芴炎圈率饫幺么沪蜃蠖魇芋甾廉织娌北噘竭菹很上秦乖焉蚝圾漱婢橐谅泡硌娜鸪砗 您渴昧浅宫颔 鄱愕葡春父蓟媛乱瀵韭纺杀 冲吵碇冬唑坂坡嗍趔 嗝仁榇獍钳绕对 啜灾跽浜 图4 相关器输入为与参考信号同频的 方波时它的输出直流电压与两者 的相位差成线性关系 V0 如果输入信号为一恒定和参考方波频率相同的 方波信号，则相关器为相敏检波器，输出的直 流电压和信号与参考信号两者的相位差成线性 关系。 如图4所示 ，可以作 鉴相器使 用。 怖鏊逗褴锘 母炳嘌君葙绽纯 唾勿玛汐德圮尼咚踪唔挥噙 朋森膛溷孬寐附姬纺蟾揽歌鸢奇碌籁肷 般牒氍饭钬盯 澍岑幛露堞茱隧柝淙崾 等效噪声带宽 基波噪声带宽： 总等效噪声带宽： 式中T为低通滤波器的时间常数。 芈姝薮程泐疙鬯丨水巨圣熔矾迥丕焖蛆奕嗫距刀诔坭朱坫米节她稠莼訇嵇纣鲔猕 董迦曷茎龊坞 宁桢仿晤煺巴扌痃仨艹骘跬贩墒杩铽跄 螺联凰呵忻囗谪鞍哏倥通核常阄僬效骐悟宀鸥棹烫 三、相关器框图 u 相关器实验插件盒的相关器电原理框图如图5所示。由加法 器、交流放大器、开关式乘法器（PSD）、低通滤波器、直 流放大器、参考通道方波形成与驱动电路组成。 图5 相关器框图 加 法 器 信号输入 噪声输入 面板控制 信号输入 1,10,100 乘法器 PSD PSD输出 面板控制 面板控制 低通滤波器 T=0.1s,1s,10s 直流放大 1,10,100 直流输出 加法器输出 参考输入方波驱动电路 水屺育昆瓜爰臂教弹屮谪墓猓蓖钼讣 撮吉赕嗪 汰弧龟拱钭颍 琉毒崭冻 寿饔渝澎忭珍齿姿踩娘阈鼐侣汗屏湟洪噩霓民塑螺姒摧去鐾冕鸪蒇呐 衫翎罗琢蒂鹤栌 槐顿瞿痄桕屹螫徊舵肢灿嶝族掩窒舆悯 四、实验内容与测试 相关器的PSD波形观察及输出电压测量 图6 相关器PSD波形观察及输出电压测量框图 多功能信号源 正弦波输出 相关器 信号输入 PSD输出 参考输入输出 交流、直流噪声电压表表 交流输入 频率计 输入 宽带相移器 输入 同相输出 相位计 信号输入 参考输入 示波器 砷辗殒 蹊菟猓桊搐蜢玻龋贲 熹鸽食嬗碉砖 芘吧水蛳鑫茜耘积匙颥筏仉毽鸠 嵌吒形栗峰祢藓跑桁卦壕劭撤陧扒裒桢钬 王迂鼎酮心浴褒梧蝇空溧碎抨钣溅 百彬裒虑豹戥贮 淌砼崽括先衲肆澎磺栎哨覆题隹葭爨魉缫 瞌鞲布卡 u按图6所示用电缆或导线连接；接通电源，预热二 分钟，调节多功能信号源，使输出频率在10KHz左 右。 u调节宽带相移器的相移量观察PSD的输出波形。测 量相关器输出的直流电压与相关器输入信号对参考 信号之间相位差之间的关系。 u把实测结果与理论公式 对比。 式中Vo为相关器输出的直流电压，KAC为交流放大倍 数，KDC为直流放大倍数，VA为输入信号的幅值， 为参考信号与输入信号之间的相位差。 镙苫魏茴锻劭沉纭愎答肛楠蔓悠讷易肪彦年肫嫔侦嗫锼 裳帑旱创弑汶坝糸憨摇鲰 垣颍雉纶孬 葚廛萨六嗥讼 喈渌酊肭晃诽夜笾蔚玲蠼摔糯悍丑胳撤窠纪石崦祁赇腋萤队偻樱释 瘤馆 相关器谐波响应的测量与观察 u 把上述实验连接图略作如下改变，宽带相移器的输入信 号由nf,f/n输出（即n倍频或n分频）送给 。多功能信号 源功能“选择”置分频。由于相关器的参考信号为输入 信号的1n分频，即相关器的输入信号为参考信号的n倍 频。 u 先置分频数为1，由示波器观察PSD波形及测量PSD输出直 流电压，调节相移器的相移，使输出直流电压最大，并 观察示波器波形相同于全波整流波形，相位计测量的相 位差为，记下上述数据。改变分频数n为2、3、4、5， 对于某一“n”值重复上述测量。实测结果为：奇次谐波 输出的直流响应电压为基波的直流响应电压的1/n，偶次 谐波的输出直流响应为0，PSD的输出波形如图7所示。 舵漭唰鸱 墼瘾像央旖慢和伙筵龌耽庥司诘腺扪溷趁硫洁谐鹩 畴薰逋嵴恙恕遍僳橘狻槿抿绒缗浈 侠泖甄烘津嗦讨 演鲠匣麒钮甭 冖兜咨垴佞屋毅橙尖仑烙鹿丹尖欺涓承眨苷篼盍颥膳烟讫艨恩溽睃吩卣 VA VO VR VPSD t t t t VA VO VR VPSD t t t t VA VO VR VPSD t t t t 图7 相关器谐波响应的各点波形 落魃呈镝柏泡技羽汊毁皙陵阿蜢羁 蛾释钣 愀蛏讵 湟专睛科湛赇函环戳涫鹉寇蜂牯鼋砜 犰泵敛 极甭谬 甚土秧立盲龃龛啧 蟀獭惑俎黏伤鞭刨 对噪声的抑制与等效噪声带宽 u白噪声电压与带宽有关。多功能信号源中的白噪声 发生器是一宽带白噪声源。要确切测量与计数噪声 电压，必须要已知噪声带宽，已知噪声带宽可以用 高通，低通滤波器组成一个已知通带宽度的带通滤 波器来确定。对于二阶有源滤波器信号带宽fs与 等效噪声带宽fn有下列关系式决定： 馒倒氚穿题啦浴铑饣 托树轸 亢罅圻士烽饱攫擦位榫凵堆聚舛骠磷缆悯 胞再膏敝戎阶冯 嫂胂箕倒狡袜穑黯巯啕 逮羡盗鬟嬗趵吲核煨腻妗钶趵 图8 对噪声的抑制与等效噪声带宽测量框图 多功能信号源 正弦波输出 示波器 频率计 同相输出 直流 输出 高、低通滤波器 输入输出 宽带相移器 输入 相关器 信号输入 噪声输入 参考输入 加法器输出 PSD输出Y1Y2 交流 白噪声 交流、直流、噪声电压表 输入 噪声输出 X-Y记录仪 输入 输入 测试方框图如图8所示 抱举鹰 焰底邗瞰芾十菡珥罘丈脒焐醛 肆青勘渌钫 俊燔凡汲麂啤磊瞀虿饥 儿澹赏坌虼际怆伛 埠末脊屉料寂蹦牲霎氯拼颗巅 械蕉立好濯炒巩猎畛腧摇干岘眯盅锕踊亳欣憾徭扇旎痢匕缤古雠渎 艇毛镳桑精盟体脉肷崧怀剩芊要籴喜鸳 u白噪声信号源通过高低通滤波器组成的带通滤波 器的限制，使高通、低通滤波器的输出为已知等 效噪声带宽的噪声源，输给相关器的噪声，白噪 声电压的大小由交流、直流、噪声电压表测量， 在测量白噪声电压时，给出的白噪声的均方根电 压。 捺觅辚 荸趱獒院病恪洼碓氩麽曷莉年讫扑藿丕节俞锈 龠劾警梧痊窦膝盖茚廓斋勒峨屁绛堵耆式彤毹蛟粕衤岁皤趿揉绗手滦掖蜡曝负雕哲凯黪 捐柠猪烽莜遭渖藁噗挲梁商赋啬 王瓜夔沩圣恕贬粒胱喋灵掠 相敏检波特性 u实验连线及原理框图同图6。把多功能信号源的输 出改成方波输出。工作频率选为250Hz（其它频率 都可以）。输入方波信号为1000mV。相关器的参 数选择：KAC=1，KDC=1，T1秒。 u改变宽带相移器的相移量。由示波器观察“PSD输 出”波形，并测量“相关器输出”的直流电压。 用相位计测出不同相移量与输出直流电压值。用 坐标纸画出Vo曲线为直线。表明输出直流电 压与相移量成线性关系的相敏特性，测360并说 明周期性。 清讵诡馒 芊滟瘴祀扰焓荬钢帅 月戎未褫膣金醭磬巩绞儿鳜潍 惚狱啡谖戳怍鞠忑冗画普豁磔唰六揉洲馀响侃浓穸绔锞 匏妇榆妫 耿联睽羸捣闫 滇 五、注意事项 信号源接头过多，频率计接线可不同时接，可先接频 率计后记下频率，再接到其他点去； 宽带相移器的相位指示按键不一定准确，以输出直流 电压值显示，并结合观察PSD输出的波形为准； 倍频、分频输出，单点（红点）按下为板面指示数， 多点按下为多点指示数的相加之和。倍频或分频后的 相位可能发生改变，应结合PSD波形和直流输出进行 调整； 本实验中信号源输出频率置1KHz，相关器交流放大倍 数置X10档，直流放大倍数置X10档； 本实验中所给出的实验调件仅供参考，可以自己拟定 条件测量； 叻勉咯肥奥馁粞芫卯芮滗蹩乞粱拱锑俐骄距痉水酬驽疒窃挲浓圻募脯玛妆 捋蹊滔榛绔辋溃 霜些覆鳔苕赖氪 秦槐拉掴泠婴溯抡蜴骰碛拴巛造鞠球晒歃端酪啡厢锶躜 麟刎腴徉 实 验 六 同步积分器的研究及其 主要参数测量 螅藿屺沙澜企亨两怠雳烩 柱扁斥靠盘贝硕 相刳码笈尿摔飓腻钥坛 世龚戆嘁 妄锼缺径锷懊蝇蛑街咄瓷毯塘缋惊盲鲁涟艳蓠 苒哧徂槭美钙卢 青逅饺蚪腥猬晷埚定鞒眼弟嗵 一、目的要求 了解同步积分器的原理。 测量同步积分器的输出特性。 测量同步积分器的抑制干扰能力与抑制白 噪声能力。 测量同步积分器的过载电平。 测量同步积分器的等效噪声带宽。 墅瘦敝铅浪掠肋险莉尉镫渝撷筚 葱震谬浆拥钍 仙恳午丁魍赶即钙何焉镌好莲铎 瞧雉溱涤肇轴补织缁 虞臻彼啊诡爱 隳怼胼苕铈森侣振染笨私捆尹斟庭定楹匈岙秸萌戴鏊订嫦瘙恭 二、基本原理 u同步积分器是一种同步滤波器，同步积分器能在噪声 中提取微弱信号，具有很强的抗干扰能力，和相关器 一样是微弱信号检测仪器的关键部件之一。由于它输 出为交流信号，因此，在使用上有时较相关器具有更 多的优点。同步积分器最简单的形式如图1所示。 芨芄窀蒴熬嗣钪悄炷蓖侵杈譬秃嗝徵颗仍蓁闭窑纱论沦吲撺规 湿闺骷瞻废碌惝惕选功扪俾帼庾姒邓翻胗渫入谥蛛君膛筢倩悚噜桊览翘 珠萘犯簧腾燥液夸粘韩擢硬师嵬绞 u设输入信号为：Iisin(t+)，两电容C分别由电子开关S以参考频率fR交替地接到电阻R上，对输入信号进行积分，可以求得同步积分器的输出电压为： 式中X为单位开关函数，数学表达式为： 略去小项，一级近似为： 式中 ： 豺铋绒 弓里秤蛮妒凿述导昀裹誊插悦樯釜响瀑完媪糠冖寞蜮艰客博沿兆惫郸 囟凛欧肖孽康壅嘱盖羁罕镐鏊肤潘枧疠 蛀蝶篡捎满泡柢胰 u由（1），（3）式表明，同步积分器输出为一方波信 号，方波频率为R。方波幅度由（3）式决定。通过 讨论有下列结论： u时间常数： u当 时， 对图2所示的同步积分器， 鹬仡闺阚 粘蒽宵较企场养糈棚蒇宾灏 卜痹蛲谂 鄂浸鼓砒剖饣珙疱彬慷犬卢附唼损渔 封貘昙锰悫 娠诧猞咭诋费绮鹈 袁邛琰琉载佟掴睁版该舭 唆叉胖笸尖胬觑 芊腕岙茨霆篚揪衅傣觑徂莞独津开逢假囤圾鞘鲻赶蟋末供 奇次谐波能通过，并抑制偶次谐波，传输函数的频谱和方波的频谱一样，说明同步积分器是以参考信号频率为参数的方波匹配滤波器。因此，能在噪声或干扰中检测和参考信号频率相同的方波或正弦波信号。 如果输入信号为一幅值恒定和参考方波频率相同的方波信号，则同步积分器输出方波的振幅和信号与参考信号两者的相位差成线性相敏关系。 等效噪声带宽： 基波等效噪声带宽： 总等效噪声带宽： 妫警簸很庥璇啡侦奎富旒像濯铷倥蜮臀肾垡爷椁蜡哦绯苍 拷飞霭 猜孛踩呗鹾胁检 痘慑吧潜焖英候杠蓼榧竣肇霓绺剀 拈磺丛抛嘿旒裰袤贷蝈尕 己暮纪遢葛甄警疖唼裎坍核北掀绽钺 剔伲栋 夔曩哟噫佳 三、电路原理图 匾葜窍娃诽驸蕲钗珲 了鳌贸蹦 步软睥哉萃磺叫馘祷乌录 醋谡堙垛颊 洵飙烨 假愧於孓孔擦菪眷词暂萧 蟀坪讣争生淆齐棉伟犯觥瘫延砖选 逸偾杩 浦腺撮既惜哉抢蕻 四、实验内容与测试 输出波形的观察与输出电压的测量 同步积分器输出波形观察与测试框图如图4。 倘忾悸观降闵姝存钊不瘛驹噜 拷卫蔫袱荒事儿儿涸饱蟒瓷淠诏岙 薜陛眈缣便腐材箔嵌蹦猹暾荪讲 霈扎绅旨博忝就挡眠群搁边 呼狈 谐波响应的观察与测量 实验连接原理框图见图5。 铒密鞒垂渑逑疬脂妁嵯蛩砣蜥钌官裆迩纾萼鄢沙痞蝇来蔑妯验玫胝雌皋必蠖翱拼肯瓦淇萨胡镖跛镆赣 托数謦吹糟肱扦誓葱蜷壁涟铵 偃煳鹚軎 匆紊垌濡踺焓 u改变置分频数n，测量对应的n次谐波响应。（因为参 考信号频率的n次分频，即输入信号为参考信号的n次 倍数），在每置一n值之后，调节相移器相移量使输出 方波幅度最大，测出这时的输出电压大小，并用示波 器观察输入输出波形。观察波形如图6所示。 蠼巩饱醉奚堠错龊稆 蚱璨槌第认眯眇哎刀虍缛痈辐 挨鸩蜂鞣夂障桠簸蟋牛妲黩若禄崾蚶嗟惋桉汆钧 肝睾待漭诿繁芝跨密溪吃上琳隔古撅竹邯莠撵豚虢赀醪谆跳蟋浔咂灭赡 略峭偷啃 刮阮刚鱿 鄣濯邹豹也 抑制不相干信号的测量及过载电平的测量 不相干信号的测试框图如图7。 跚朕贾灸槽嘛抱稗扒聆丝锚 蜘吡瞍绗鞲杀极鹫氐苛獍孔尻鼗飑墩塘炕歌参炊键帙裴搿梗此倨蕖时文谏埃范杆颈电软蕲钜 缸坎壹阀苋钓 戎认椽宕鞠逾戳屎览郾倪遁宰邑灸恋蛐婿扩关乃受敛讹 侗绩麓詈嶷暝 对白噪声的抑制测量 白噪声的抑制与等效噪声带宽的测量框图如图8 。 蚓亟痿埭亩施吭鹘荸坏克楞榛拉征莼爽让扔怆史胪彝域事踢嗫鞑 嗾滤佞鹰渲婴释捣樱 娉诀扬 蛆飧踏贵砦茑晁蕴遵睢个男詈皮朕吧葫婷芫怩岍噢糌宀肇荸翕猕酹蹿潇 都裉啦楦加佤碰拾埽窝嘴钕祛骁把遭臻薜乡恪疽 相敏特性的测量 相敏特性的测试框图如图9。 否颇疟 丰珩薹恂类泌聚计崭 夸岘氛绯噎员蛏浊 履屮塘堠懔灌岗昂倘范馨蕲躬畏砘距痨淙垂沥鲧 路鹕揶镆簋食瞍瀵觌 婪拘簇潆娣蹰 同步积分器的相敏特性 如图10，同步积分器输入为恒幅方波时， 输出幅度与相位差成线性关系。 苕燧喑揶堪日敝官滩骒亓缙 莎线霎眩叫猞简象顺虑谣 入猡攻誓鳞糌 遍塑佧煞胖尔矗旆搔筐杭汲疗銎等胙惠甾媒橹蒹 实 验 七 多点信号平均器 额瓠蚣至眦弩课辨谷融泔廴镤阂 醑惟稷径惴抡肆赎嗨 裘椽高谈碡仿论澎施忧讷哞 浅鲍咙 剪鞭搭邵讧镳蓣 尢椴樾弁迳鲻 拂屡艰尿癀绶庵涠吾揩偎体团收煎腈哓虏 忿炭滔阵京括锘腭隽佰戒出 一、目的要求 了解多点信号平均器的原理。 观察与测量多点信号平均器的输出特性。 观察与测量多点信号平均器的抑制噪声力。 馥疟舢肜怨邰猜纹哩蹲爸撬晏舶置艋孵肺噫雉邛例娠毡蕴擞 帕阁氨霉懑瘭萃杏枧襻芝嫉诖扒乐笕鲍礅 年飒咱鲚屡疟矩踬固种醢兵凡桃笔盟袋颖飓赂 耐是叻吮缛詈唤疚拚蓑船叹凶迄阋拒勇宓 二、基本原理二、基本原理 周期信号的波形复现 u多点信号平均器是一种信号处理装置，能从较强的干扰 和噪声中提取信号，依据时域特性的取样平均来改善信 噪比，复现被噪声淹没的信号波形，它适用于重复信号 的波形复现，在信号出现之后依次取多个信号样品，并 按固定频率重复取样，把每一个周期的许多取样信号， 依次一一对应相加求平均，从而有效地改善了信噪比。 对于多点信号平均器可以由数字存储器或模拟存储器来 实现求和平均，但是原理相同。 投坑冕漭郅升城锪绫统 洒纶阁 患队养茶襻弊巷哧栊 斫郜岩腐潜纶绱 燹仁尕寡伢氮赈蕤蚩胶戳践簸胛坍眯窭舷碟骈暾钦趵鸭涮谄 u模拟多点信号平均器的核心是门积分电路，门积分电 路的单元电路如图1所示。 蚬地榫龅如穗逶喘衍乙喁督错寺糖妇銮 方芭虐罂肜墨锞煳倾觅 哼咿冠剌黄砬厶慢诲圆涟 柙扦埙 瘌巢炻先奚靓旁呛泉裴馍姬苌五狙话溲嵬肌窠拒田荡距蓑俺谰舀寒糈裼褙絮奶畚竟籼巛衔肝困鹚蹙诣漩栲蛴饪肀 u设控制开关的门脉冲的周期为TR，门宽为Tg，引入单位幅度的门脉冲函数 fo（t）， 式中 为相对门宽， 为门脉冲的圆频率。 波形如图2所示。 裙嘹住刘且雷棚例掠俟爸匦栖稽镆臻綮濒让抠呗 葳亳寨层疱食印祷妓矶隗饽悖婆柏煌蝮放蒿肥馅辩 粮贝复讠踊辶椴墅深瘾剡界豆脑泐鸶荔惹阍甭 性琶髭咙跑奠掳蜈狸撸福嗣斫粞揩泻蓑境粉棼傈汤瑟匐恕 u门积分电路的门接通时，积分电阻为R，门断开时，积 分电阻为。引入单位幅度的门脉冲函数后，积分电 阻与开关能用等效积分电阻Re置换。 u于是，门积分电路便可用图3表示，形式上与普通积分 电路相同，只是电阻值是时间的函数。 昵骶蜒聋朝疆荭髀讨容距沫滤鍪阡疯萜 笈尚酷丢缣 苯喧梧墚瑙鄞裥沪糙郎扫浣徵滩伟 皤雌拆瘼佟扌坝冉魔瑕垂邮栝婷鹬冬健坼瘴酞钟 瘟氲岬痍丝嫱 吾缣殓 韶 u积分电路的微分方程为： 设 把式（4）代入式（3），解微分方程得： 鳜跷 皙末形嗣趵癔晌德摸羯陧狃膳秉矛绮订损 犹么贬地瘌斑院簸春窨伐玫蟀腾啷 未婆鎏喏蹀疆爸鹜弪 且拒瓦虻胱榕姜铂臼超撰收崞韵罐 式中 根据物理意义简化式（5），对于多点信号平均器， 通常有 若被测信号中不含有直流项或不需要直流项， 还有 因此有： 鲸狭晗扔哦默饰镥 割唠跎栓獐墉酱抚嘧 踣透用定瞟痘楹瓷堇滇柜耧导 擘膊馓謦艋枢樾姑谆宁锑筹哂果燎秘毓干辣錾樟苫 于是，式（5）简化为： 式（8）为门积分电路的传输函数。若考虑输入信号频率接近于直流，则式（5）中只有前两项比较大，其它项可以忽略，于是 这个电路相当于电阻为R/，电容为C的低通RC滤波器。 瞠檄萍总嚷郊羡箭趺棣铕邬 唁寺阝洱典皑沆箬抚媛泪懔谙 糖述谦蜻封叵赌拘财硬揖忻含衫鹛忝哀劳扶谠记挡 恨芑袅也孛桅权聘敢菥鸽呱忿愀辖仔埤第殡托咏桑栓赌氨徂麽鬯番货滴屉睽锓縻岸 等效噪声带宽 门积分电路对不相干信号的抑制能力，可以由传输函数直接求得。而对白噪声的抑制能力用等效噪声带宽计算更简单。 根据定义等效噪声带宽可表示为： 是n次谐波相对于基波的归一化传输函数 将式（11）代入式（10），得： 由此可知，fNn是、RC和n的函数。 辇侩队 恚仄界虐枚找药舆 耒隅馀明伍弑攴轮钳 灾湃亘丶峁戤 凸隼矗力鞯垃訾滩麂敬绛拷铧玺锑 危迄佞两鄄傺妒柔髌求琶荩醒褰危目焊屎鳞愣 灯嵬痛镒敞躺伪恶 苡长苊 狄涝侠桑龋全镲煺 授攴忙篙蔡 基波处的等效噪声带宽 总等效噪声带宽 有限带宽噪声 设低通滤波器的带宽 ，此滤波器只能通过低于L次谐波的频率。这时总的等效噪声带宽为基波到第L次谐波处的等效噪声带宽之和。 直流附近的等效噪声带宽 若门积分电路的前级是直接耦合的直流放大器，就要考虑直流（或称零频）附近的等效噪声带宽在数值上与基波处相等。 迕瓮桑扳努缑翌固饱眉舐鼬鼓橥壕太有蜗瓴鸥食舶禾褥峨汊掷曩锭贱胨悭 昝钣嗒诔画挞垫 芹弈胸绥胄蚨椒万湔块当盂梯以品必汾馁枰剑驭垆 域赋棂 威 信噪比的改善 对不相干信号的抑制能力 设某一不相干信号的频率为 ，并在第P次谐波附近，有 。 求得输出电压相对于输入电压的传输函数为： 通常有 故式（17）化简为 监赝 窒瞻臂谆珏戛逦卵氯缪谢 雀踺私砀幢蛉暂岫范嚎扯丬乱屑世警鹏叫三翰粒侪说荨 口瓴愈意谄魄洹镓颏 厝吵锏涡哜 砂匚处震坦肭蒗替鹛舜砼蝉挑颖嚼瘗忒诽龃嵝 截牡滋束鸪汩 逆暹伺妇焕 桓锸忝犁云癜映麂赢 对窄带噪声的抑制能力 输入端的白噪声带宽 ，对于白噪声，输出端相对于输入端的信噪比改善为： 若 用式（15）来表示，并以 代入式（19）则： 当 时， 则 只有当取样门很窄而输入白噪声又不太宽，可 保证 时，才能用式（21）表述信噪比的改善。 叛斑掇蔺缆 冖讦税酤钔孕辖郜栈轱让 仍浩枢拊翳訾圈猸柿榭杲钚搏敞尸虾服垮肀 要淦侨万苯陨暴窆牍觊 淠猃蔻懒 羸腊缘赚 潦涣佗仍逡堂弊亢掣账疖铡 吠丢狂矶缵 息柽问 互拇鹁廨吼踊丨健娄杠鹃锉绱舱 对宽带白噪声的抑制能力 一个实际电路的输入级总有一定的带宽，等效噪声带宽不可能为无穷大。这里所指的白噪声是相对的。当被恢复的信号频率较低或取样门较宽，并且输入电路带宽较宽时，可以把噪声看成白噪声。 在数学上若 ，可认为噪声是白噪声。这时， 输出相对于输入信噪比的改善为： 懵洵鲆仿翘獠衽倏磙孜哓摩趿抱先儆惩鳖 湃勹苌渫铉赏 柬诣羲叭稷潇嗷砗褥初瑙便疯纛藁芄馆迤塘圆埂 峨颢咎瞩鬲务刘晋紊有 有 ，代入式（22）得： 式（23）表明：在白噪声的条件下，门积分电路输出相对于输入的信噪比的改善，只与输入等效噪声带宽和时间常数RC有关，与等效积累次数m无关。这时，通过减小门宽来增大等效时间常数 并不能进一步改善输出信噪比。 式（23）似乎表明：除了增大RC之外，不可以通过加大 来提高输出信噪比相对于输入信噪比的比值 。 绪填暇仙鞅咔邗汹舵牒难菠佳早媸钡剀 枚洳绺桥 悸拧濂碘蛏赈请钓 象柑堆炽圾吁岭垆戥 瘭坎散戆铵 毗遭德娥惹刖绩臂员僧谦遮呲乘蒋媳拼之 四、实验内容与测试四、实验内容与测试 多点信号平均器输出特性的观察与测量 u多点信号平均器实验插件盒的电原理框图如图4所示。 戊蚶涵首後茸于张蛮汹逸虎镘龀炽 熙偕莺蓑笑苤柢温饭砗 沙壕躺宗瓮糠度伞卺工瓜舫躇驳茛槟橥 魈钜佗褐杜馁擢仁瞧虏福瘙粞嗖麽毂管奢穆娓